DE102010027689A1 - Module for separating mixtures of substances and corresponding method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul zum Trennen von fluiden Stoffgemischen. Das Modul umfasst ein Modul zum Trennen von fluiden Stoffgemischen, bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Stoffen, umfassend zumindest zwei Membranen, welche unterschiedliche Stoffselektivität in Bezug auf die zumindest zwei unterschiedlichen Stoffe aufweisen, wobei die beiden Membranen im Wesentlichen gleichzeitig von dem Stoffgemisch beaufschlagbar sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to a module for separating fluid mixtures of substances. The module comprises a module for separating fluid mixtures of substances, consisting of at least two different substances, comprising at least two membranes which have different substance selectivities in relation to the at least two different substances, the two membranes being able to be acted upon by the substance mixture essentially simultaneously. The invention also relates to a corresponding method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul zum Trennen von Stoffgemischen, insbesondere Fluiden, bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Stoffen sowie ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to a module for separating mixtures of substances, in particular fluids, consisting of at least two different substances and a corresponding method.

Vorrichtungen zum Trennen von fluiden Stoffgemischen, insbesondere eines Gasgemisches, sind beispielsweise beim Betrieb von Kraftwerken relevant. So ist bei Kohlekraftwerken die Abscheidung von kohlenstoffhaltigen Bestandteilen des Brennstoffes von Bedeutung, um den Kohlendioxidausstoß pro erzeugter Kilowattstunde zu senken. Das Gasgemisch kann dabei mit Hilfe von Membranen getrennt werden. Damit das Gasgemisch durch die Membran getrennt werden kann, ist eine Partialdruckdifferenz zwischen einer Feed-Seite der Membran und einer Permeatseite der Membran erforderlich. Die Membran ist dabei so ausgebildet, dass sie unterschiedlichen Gasen im Gasgemisch unterschiedlich stark entgegenwirkt, das heißt, sie weist eine unterschiedliche Stoffselektivität gegenüber den verschiedenen Gasen im Gasgemisch auf.Devices for separating fluid mixtures, in particular a gas mixture, are relevant, for example, in the operation of power plants. For example, in coal-fired power plants, the separation of carbonaceous constituents of the fuel is important in order to reduce carbon dioxide emissions per kilowatt-hour generated. The gas mixture can be separated by means of membranes. In order for the gas mixture to be separated by the membrane, a partial pressure difference between a feed side of the membrane and a permeate side of the membrane is required. The membrane is designed so that it reacts differently different gases in the gas mixture, that is, it has a different material selectivity to the different gases in the gas mixture.

Aufgrund der Tatsache, dass Membranen eine endliche Selektivität aufweisen, kann eine vorgegebene Reinheit eines abzutrennenden fluiden Stoffes aus dem Stoffgemisch mit einer einzelnen Membran oft nicht erreicht werden. Um dieses Problem zu lösen, ist es bereits bekannt, das durch eine Membran bereits hindurchgetretene Permeat durch weitere Membranen durchzuleiten und auf diese Weise aufzukonzentrieren. Hierzu wird ein Teil des bereits durch eine Membran hindurchgeleiteten Stoffstromes zurückgeführt, mit dem ursprünglichen Stoffgemisch wieder gemischt und erneut durch eine oder mehrere Membranen mit Selektivität für den abzutrennenden Stoff zu dessen erneuter Abtrennung durchgeleitet. Zwischen den Membranen erfolgt eine Aufkonzentrierung, so dass bei Abtrennung durch die letzte Membran der abzutrennende Stoff die gewünschte Reinheit aufweist.Due to the fact that membranes have a finite selectivity, a given purity of a fluid to be separated from the mixture with a single membrane can often not be achieved. In order to solve this problem, it is already known to pass the permeate which has already passed through a membrane through further membranes and to concentrate it in this way. For this purpose, a portion of the already passed through a membrane material flow is returned, mixed with the original mixture and again passed through one or more membranes with selectivity for the material to be separated to its re-separation. Concentration takes place between the membranes, so that when separated through the last membrane, the substance to be separated off has the desired purity.

Für die Aufkonzentrierung ist üblicherweise ein Verdichter vorgesehen, der bewirkt, dass einerseits das Stoffgemisch durch die weitere Membran hindurchgeleitet wird und andererseits, dass ein Druck eines Retentats der Membran ausreichend groß ist, um eine Kreisführung zu ermöglichen. Dabei ist zu beachten, dass der Volumenstrom des Retentats groß genug ist, um einen gewünschten hohen Abtrenngrad zu ermöglichen. Aufgrund dessen ist der Energiebedarf des Verdichters entsprechend hoch, was neben hohen Investitionskosten somit hohe Betriebskosten bedingt.For the concentration usually a compressor is provided, which causes on the one hand, the mixture of substances is passed through the further membrane and on the other hand, that a pressure of a retentate of the membrane is sufficiently large to allow a Kreisführung. It should be noted that the volume flow of the retentate is large enough to allow a desired high degree of separation. Because of this, the energy consumption of the compressor is correspondingly high, which in addition to high investment costs thus high operating costs.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Modul und ein Verfahren zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches zu schaffen, die eine gewünschte hohe Reinheit eines abzutrennenden Stoffes aus dem Stoffgemisch ermöglichen und gleichzeitig einfach hergestellt und betrieben werden können sowie möglichst wenig Bauraum benötigen.An object of the present invention is therefore to provide a module and a method for separating a fluid mixture that allow a desired high purity of a substance to be separated from the mixture and at the same time can be easily manufactured and operated and require as little space.

Diese Aufgabe wird mit einem Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.This object is achieved by a module having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 11.

Das in Anspruch 1 definierte Modul zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches sowie das in Anspruch 11 definierte Verfahren zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches weisen den Vorteil auf, dass weniger Energie zur Erreichung einer bestimmten Reinheit eines abzutrennenden Stoffes aufgewendet werden muss bei gleichzeitigem gewünschtem hohen Reinheitsgrad des abzutrennenden Stoffes. Zudem ist das Modul besonders einfach und kompakt herstellbar, so dass es insbesondere möglichst wenig Bauraum benötigt.The defined in claim 1 module for separating a fluid mixture and the method defined in claim 11 for separating a fluid mixture have the advantage that less energy must be expended to achieve a certain purity of a substance to be separated while maintaining the desired high degree of purity of the substance to be separated , In addition, the module is particularly simple and compact to produce, so that it requires in particular the least possible space.

Vorteilhafterweise sind die zumindest zwei Membranen benachbart zueinander angeordnet und insbesondere ist zwischen den benachbarten Membranen ein Zuführ- und/oder Abführkanal angeordnet. Der Vorteil dabei ist, dass damit ein noch kompakteres Modul auf einfache Weise hergestellt werden kann. Bei gleichem Bauraum ist es so möglich, die für eine Trennung des fluiden Stoffgemisches benötigte Membranfläche zu vergrößern, so dass ein zuverlässigeres und schnelleres Trennen des abzutrennenden fluiden Stoffes erreicht werden kann.Advantageously, the at least two membranes are arranged adjacent to one another and, in particular, a supply and / or discharge channel is arranged between the adjacent membranes. The advantage is that it allows a more compact module to be manufactured in a simple way. With the same space, it is possible to increase the membrane area required for a separation of the fluid mixture, so that a more reliable and faster separation of the fluid to be separated can be achieved.

Zweckmäßigerweise sind die Membranen in Form einer Wicklung oder stapelförmig oder wabenförmig angeordnet. Sind die Membranen in Form einer Wicklung angeordnet, wird der zur Verfügung stehende Bauraum besonders effektiv genutzt, da die Membranfläche beispielsweise spiralförmig angeordnet wird und so bei größerem Abstand vom Zentrum immer mehr Membranfläche zur Verfügung steht, da die Größe der Membranfläche mit dem jeweiligen Abstand vom Zentrum skaliert, wohingegen der Abstand vom Zentrum durch die Dicke der Membranfläche bestimmt wird. Sind die Membranen stapelförmig angeordnet, ist dabei eine besonders einfache Herstellung des Moduls möglich. Die einzelnen Schichten bzw. Lagen können einfach übereinander und gegebenenfalls unter Anordnung verschiedener Zu- und Abführkanäle für das abzutrennende Stoffgemisch bzw. die abgetrennten Stoffe übereinander gestapelt bzw. -geschichtet werden, einhergehend mit geringen Herstellungskosten. Bei einer wabenförmigen Anordnung wird ein günstiges Membranfläche-Volumen-Verhältnis erreicht. Selbstverständlich ist auch eine beliebige Kombination oben genannter Formen für die Membranen möglich.Conveniently, the membranes are arranged in the form of a winding or stacked or honeycomb. If the membranes are arranged in the form of a winding, the available installation space is utilized particularly effectively, since the membrane surface is arranged in a spiral shape, for example, and if there is a larger distance from the center, more and more membrane area becomes available, since the size of the membrane surface is at the respective distance from the membrane surface Center, whereas the distance from the center is determined by the thickness of the membrane surface. If the membranes are arranged in a stack, a particularly simple production of the module is possible. The individual layers or layers can simply be stacked or stacked on top of one another and, if appropriate, under arrangement of different feed and discharge channels for the substance mixture to be separated off or the separated substances, accompanied by low production costs. In a honeycomb arrangement, a favorable membrane area to volume ratio is achieved. Of course, any combination of the above-mentioned forms for the membranes is possible.

Zweckmäßigerweise sind die gewickelten Membranen in Umfangsrichtung versetzt zueinander, insbesondere regelmäßig angeordnet. Der Vorteil hierbei ist, dass damit auf einfache Weise gewickelte Membranen so angeordnet werden können, dass jeweils der abzutrennende Stoff zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht, ohne dass weitere Trennmittel oder aufwändige oder komplizierte Transportmittel für die abgetrennten Stoffe jeweils vorgesehen werden müssen. Bei einer insbesondere regelmäßigen Anordnung der Membranen ist zum einen deren Festlegung besonders einfach, zum anderen kann gleichzeitig auch eine Vielzahl von Membranen mit unterschiedlicher Stoffselektivität angeordnet werden, um auch ternäre oder höhere fluide Stoffgemische trennen zu können.Conveniently, the wound membranes are offset in the circumferential direction each other, in particular arranged regularly. The advantage here is that so easily wound membranes can be arranged so that in each case the material to be separated is available for further processing without further release agents or complex or complicated transport for the separated substances must be provided in each case. In a particular regular arrangement of the membranes is on the one hand their determination particularly simple, on the other hand, at the same time a plurality of membranes can be arranged with different material selectivity to separate even ternary or higher fluid mixtures.

Vorteilhafterweise sind die gewickelten Membranen um zumindest ein Zentralrohr angeordnet, wobei das Zentralrohr zumindest jeweils einen Auslass für ein jeweiliges Permeat der beiden Membranen aufweist. Durch das Zentralrohr mit zumindest jeweils einem Auslass für das jeweilige Permeat der beiden Membranen wird auf einfache und äußerst kostengünstige Weise ein Wickelkörper für die Wicklung der Membranen zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig ist durch die beiden Auslässe in dem Zentralrohr der Bauraum möglichst gering bzw. wird gering halten, da keine zwei separaten Rohre mit jeweiligen Auslässen bereitgestellt werden müssen.Advantageously, the wound membranes are arranged around at least one central tube, wherein the central tube has at least one respective outlet for a respective permeate of the two membranes. Through the central tube with at least one respective outlet for the respective permeate of the two membranes, a winding body for the winding of the membranes is provided in a simple and extremely cost-effective manner. At the same time, the installation space through the two outlets in the central tube is as small as possible or will be kept low, since no two separate tubes with respective outlets have to be provided.

Zweckmäßigerweise sind die stapelförmig angeordneten Membranen derart gestapelt, so dass jeweils zwei benachbarte Membranen einmal dieselbe Stoffselektivität und einmal unterschiedliche Stoffselektivität aufweisen, insbesondere wobei zwei äußere Lagen jeweils unterschiedliche Stoffselektivität zur benachbarten Membran aufweisen. Der Vorteil dabei ist, dass damit eine Verwendung von gasdichten Trennplatten nicht erforderlich ist: Wäre die Abfolge der stapelförmig angeordneten Membranen derart, dass jeweils benachbarte Membranen unterschiedliche Stoffselektivität aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Membranen ein Zwischenraum angeordnet ist, so würde, wenn die Zwischenräume abwechselnd als Feed-Seite bzw. Permeatseite der jeweiligen Membran genutzt werden und diese ebenfalls abwechselnd zwischen den Membranen angeordnet sind, jeweils das zu trennende Stoffgemisch, welches durch die Feed-Seite zwischen die beiden Membranen mit jeweils unterschiedlicher Stoffselektivität zugeführt wird, zwar jeweils getrennt auf die jeweilige Permeatseite durch die jeweilige Membran hindurchtreten. Da jedoch auf der gegenüberliegenden Seite wiederum eine Membran mit gegensätzlicher Stoffselektivität ebenfalls an dem entsprechenden Zwischenraum angeordnet ist, würde auch der zweite zu trennende Stoff in den entsprechenden Zwischenraum eintreten, so dass wiederum ein fluides Gemisch aus den beiden Stoffen vorliegen würde. Die Zusammensetzung dieses fluiden Gemisches könnte zwar leicht von der ursprünglichen Zusammensetzung abweichen, da gegebenenfalls die Membranen nicht nur eine unterschiedliche Stoffselektivität, sondern auch eine unterschiedliche Stärke in der Stoffselektivität aufweisen, im Endeffekt würde jedoch wieder ein Gemisch aus den beiden Stoffen vorliegen, welches sich kaum von der ursprünglichen Zusammensetzung des zu trennenden fluiden Stoffgemisches unterscheidet.Expediently, the membranes arranged in the form of a stack are stacked in such a way that in each case two adjacent membranes have the same substance selectivity and different substance selectivity, in particular two outer layers each having different substance selectivity to the adjacent membrane. The advantage of this is that the use of gas-tight separating plates is not required: If the sequence of membranes arranged in a stack such that adjacent membranes each have different material selectivity, wherein a gap is arranged between each two adjacent membranes, so would, if the spaces alternately used as a feed side or permeate side of the respective membrane and these are also arranged alternately between the membranes, in each case separately to be separated mixture, which is fed through the feed side between the two membranes, each with different material selectivity, respectively the respective permeate side pass through the respective membrane. However, since a membrane of opposite substance selectivity is again disposed on the opposite side of the corresponding space, the second material to be separated would also enter the corresponding space, so that again a fluid mixture of the two substances would be present. Although the composition of this fluid mixture could easily differ from the original composition, since optionally the membranes not only have a different material selectivity, but also a different strength in the substance selectivity, but in the end would be again a mixture of the two substances, which hardly differs from the original composition of the fluid mixture to be separated.

Zweckmäßigerweise sind Triebmittel zur Erhöhung eines Partialdruckunterschiedes zwischen Feed- und Permeatseite zumindest einer Membran angeordnet. Diese Triebmittel können beispielsweise in Form von Spülgasen bereitgestellt werden, die in die entsprechenden Zuführ- und Abführkanäle eingeleitet werden, um den Durchtritt eines aus dem fluiden Stoffgemisch zu trennenden Stoffes durch die entsprechende Membran zu verbessern.Expediently, drive means are arranged to increase a partial pressure difference between the feed and permeate sides of at least one membrane. These leavening agents can be provided, for example, in the form of purge gases which are introduced into the respective feed and discharge channels in order to improve the passage of a substance to be separated from the fluid mixture through the corresponding membrane.

Vorteilhafterweise sind die wabenförmig angeordneten Membranen auf einer Innen- und/oder Außenseite eines Abführkanals für einen jeweiligen fluiden Stoff des Stoffgemisches ausgebildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit eine einfache Trennung des Stoffgemisches ermöglicht wird und gleichzeitig separate Zuführkanäle, um einen zweiten Abführkanal mit dem zu trennenden fluiden Stoffgemisch zu beaufschlagen, entfallen können.Advantageously, the honeycomb membranes are formed on an inside and / or outside of a discharge channel for a respective fluid substance of the substance mixture. The advantage achieved thereby is that it allows a simple separation of the substance mixture and at the same time can dispense with separate feed channels in order to apply a second discharge channel to the fluid mixture to be separated.

Zweckmäßigerweise sind ein Zuführkanal und/oder die Abführkanäle rechteckig, hexagonal oder kreisförmig ausgebildet. Der Vorteil einer rechteckigen Ausgestaltung der Kanäle bei einer wabenförmigen Anordnung ist, dass damit im Falle der Abführkanäle keine direkt nebeneinander liegenden Membranen mit unterschiedlicher Stoffselektivität auftreten. Des Weiteren ist eine rechteckige Anordnung der Kanäle auch mechanisch gegenüber einer hexagonalen Anordnung günstiger. Bei einer hexagonalen Anordnung ist jedoch wiederum das Membranfläche/Volumen-Verhältnis günstiger. Eine kreisförmige Ausbildung des Zuführkanals und der Abführkanäle ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Zuführkanals als auch der Abführkanäle. Die Abführkanäle können bei allen Ausgestaltungen beispielsweise über ein Dip-Coating-Verfahren beschichtet werden. Sind geeignete Masken für die Abführkanäle ausgewählt, können die Kanäle während des Coatings selektiv verschlossen werden und somit von der Beschichtung ausgenommen werden. Auf diese Weise können Abführkanäle mit unterschiedlichen Stoffselektivitäten erzeugt werden. Dabei können die selektiven Beschichtungen sowohl aus anorganischem Material als auch aus organischem Material bestehen. Anstelle der hergestellten Zuführkanäle ist es ebenfalls möglich, einen entsprechend porösen Grundkörper zu verwenden, in dem dann lediglich entsprechende Abführkanäle zum Abführen der getrennten Stoffe des fluiden Stoffgemisches vorgesehen werden. Sind die Kanäle mit einer entsprechenden Membran mit entsprechender Stoffselektivität beschichtet, kann beispielsweise der poröse Grundkörper einfach mit einem zu trennenden fluide Stoffgemisch beaufschlagt werden. Das zu trennende Stoffgemisch dringt dann durch den gesamten porösen Grundkörper und weiter zu den entsprechenden Membranen der Abführkanäle vor. Durch die mit der entsprechenden Stoffselektivität versehenen Membranen tritt dann der entsprechende abzutrennende Stoff in den entsprechenden Abführkanal ein und das fluide Stoffgemisch wird auf diese Weise getrennt.Conveniently, a feed channel and / or the discharge channels are rectangular, hexagonal or circular. The advantage of a rectangular configuration of the channels in a honeycomb arrangement is that, in the case of the discharge channels, there are therefore no membranes lying directly next to one another with different material selectivity. Furthermore, a rectangular arrangement of the channels is also more favorable mechanically compared to a hexagonal arrangement. In a hexagonal arrangement, however, in turn, the membrane area / volume ratio is more favorable. A circular design of the feed channel and the discharge channels enables a particularly simple production of the feed channel and the discharge channels. The discharge channels can be coated in all embodiments, for example via a dip-coating process. If suitable masks for the discharge channels are selected, the channels can be selectively closed during the coating and thus be excluded from the coating. In this way discharge channels can be produced with different Stoffselektivitäten. The selective coatings can consist of both inorganic material and organic material. Instead of the feed channels produced, it is also possible to use a correspondingly porous base body, in which then only corresponding discharge channels for discharging the separated substances of the fluid mixture are provided. Are the channels with one coated corresponding membrane with appropriate selectivity, for example, the porous body can be simply applied to be separated with a fluid mixture. The substance mixture to be separated then penetrates through the entire porous body and on to the corresponding membranes of the discharge channels. By means of the membranes provided with the appropriate material selectivity, the corresponding substance to be separated then enters the corresponding discharge channel and the fluid substance mixture is separated in this way.

Vorteilhafterweise umfasst das Modul poröses Material, insbesondere wobei das poröse Material als Zuführkanal für zumindest eine Membran ausgebildet ist. Der Vorteil hierbei ist, dass damit unterschiedliche Formen von Zuführ- und auch Abführkanälen verwendet werden können ohne die Gasdurchlässigkeit und die mechanische Belastbarkeit der Kanäle zu vermindern. Gleichzeitig sinkt der Herstellungsaufwand für ein Modul, da kein separater Zuführkanal mehr vorgesehen werden muss.Advantageously, the module comprises porous material, in particular wherein the porous material is designed as a feed channel for at least one membrane. The advantage here is that it allows different forms of feed and discharge channels can be used without reducing the gas permeability and the mechanical strength of the channels. At the same time, the production costs for a module are reduced because no separate supply channel needs to be provided.

Ein Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–10 kann aus beliebig vielen weiteren entsprechenden Modulen kombiniert werden. Ein Wickelmodul kann beispielsweise eine Länge von ca. einem Meter aufweisen und ein gestapeltes Modul kann beispielsweise eine Grundfläche von ca. 20 × 20 cm bis ca. 50 × 50 cm aufweisen.A module according to at least one of claims 1-10 can be combined from any number of other corresponding modules. A winding module may for example have a length of about one meter and a stacked module may for example have a base of about 20 × 20 cm to about 50 × 50 cm.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 ein Modul gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a module according to a first embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Zentralrohres gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a central tube according to the first embodiment of the present invention;

3 eine Querschnittsdarstellung eines Moduls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 a cross-sectional view of a module according to the first embodiment of the present invention;

4 ein Modul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 a module according to a second embodiment of the present invention;

5 eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Moduls gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic diagram of a structure of a module according to the second embodiment of the present invention;

6 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 a three-dimensional schematic representation of a module according to a third embodiment of the present invention;

7 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 a three-dimensional schematic representation of a module according to a fourth embodiment of the present invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.

1 zeigt ein Modul gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 ist in dreidimensionaler schematischer Ansicht ein äußeres Zentralrohr 4 gezeigt, in dessen Inneren koaxial zu dem äußeren Zentralrohr 4 ein inneres Zentralrohr 3 verläuft. Um das äußere Zentralrohr 4 sind nun verschiedene Schichten bzw. Lagen 5, 6, 7, 8 gewickelt. Dabei besteht gemäß 1 die innerste Lage 8 aus einer Membran mit einer Stoffselektivität für den zweiten Stoff. Die Membran 8 ist dabei als Membrantasche ausgebildet, d. h. die Membrantasche ist aus einer im Wesentlichen flachen Membran durch ein Umklappen der Membran an einer Seite gebildet, so dass im Wesentlichen zwei Membranseiten parallel zueinander die Schicht bzw. Lage 8 bilden. Innerhalb der Schicht 8 ist zur Beabstandung der gegenüberliegenden Membranseiten voneinander und zur Durchleitung des Permeats, angereichert mit zweitem Stoff, ein Abstandshalter 8a angeordnet. In der zur Achse verlaufenden Seite 81 ist die Membrantasche, wie vorstehend beschrieben, umgeklappt, wohingegen sie den Stirnseiten 82 und 83 gasdicht verschlossen, beispielsweise verschweißt, ist. Darüber wird eine Abstandshalterschicht 7 angeordnet zur Beabstandung der Schicht 8 von einer darauf angeordneten zweiten Schicht in Form einer Membrantasche 6, welche selektiv für den ersten Stoff ausgebildet ist. An der Längskante 61 der Membrantasche 6 ist diese wiederum wie vorstehend mit Bezug auf die Membrantasche 8 beschrieben umgeklappt, wohingegen sie an den Stirnseiten 62 und 63 umseitig gasdicht verschlossen, beispielsweise verschweißt, ist. Auf der Oberseite der ersten Membrantasche 6 ist wiederum eine Abstandshalterschicht 5, beispielsweise in Form eines Drahtgitters, angeordnet. 1 shows a module according to a first embodiment of the present invention. In 1 is an outer central tube in three-dimensional schematic view 4 shown in the interior coaxial with the outer central tube 4 an inner central tube 3 runs. To the outer central tube 4 are now different layers or layers 5 . 6 . 7 . 8th wound. It consists according to 1 the innermost situation 8th from a membrane with a material selectivity for the second fabric. The membrane 8th is formed as a membrane pocket, ie, the membrane pocket is formed from a substantially flat membrane by folding the membrane on one side, so that substantially two membrane sides parallel to each other, the layer or position 8th form. Within the shift 8th is for spacing the opposite sides of the membrane from each other and for passing the permeate, enriched with second material, a spacer 8a arranged. In the side running to the axis 81 the membrane pocket, as described above, folded, whereas they are the front sides 82 and 83 sealed gas-tight, for example, welded, is. Above this is a spacer layer 7 arranged to spacing the layer 8th from a second layer arranged in the form of a membrane pocket 6 , which is selectively formed for the first substance. At the longitudinal edge 61 the membrane pocket 6 Again, this is as above with respect to the membrane pocket 8th described folded, whereas they are on the front pages 62 and 63 sealed on the other side gas-tight, for example, welded, is. On the top of the first membrane bag 6 again is a spacer layer 5 , For example, in the form of a wire grid, arranged.

Dieses vierschichtige System 5, 6, 7, 8 wird nun um das äußere Zentralrohr 4 gewickelt (siehe auch 3). Die Stirnseiten 52, 62, 72, 82 der um das äußere Zentralrohr 4 gewickelten Lagen 5, 6, 7, 8 werden nun mit dem trennenden Gasgemisch 1 beaufschlagt. Da die Stirnseiten 62 und 82 der beiden Membrantaschen 6, 8 verschweißt sind, tritt somit das zu trennende fluide Stoffgemisch nur in die Abstandsschichten 5 und 7 ein. Das sich in den Abstandsschichten 5, 7 befindliche fluide Stoffgemisch 1 kann nun getrennt werden, indem der erste Stoff durch die Membran der Membrantasche 8 mit einer Stoffselektivität für diesen zweiten Stoff in diese eindringen kann und der erste Stoff kann durch die Membran der Membrantasche 6 mit der Stoffselektivität für den ersten Stoff in diese eintreten. Innerhalb der Membrantaschen 6 und 8 wird das um den ersten bzw. zweiten Stoff angereicherte Permeat zu dem äußeren bzw. inneren Zentralrohr 4, 3 geleitet, über die dann das mit dem ersten Stoff bzw. zweiten Stoff angereicherte Permeat einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann. Das Retentat, also der Teil des Stoffgemisches, welcher nicht durch die jeweilige Membran der Membrantaschen 6, 8 durchpermeiert ist, strömt entlang der axialen Richtung des äußeren Zentralrohres 4 innerhalb der Abstandsschichten 5 und 7 bis zu den gegenüberliegenden Stirnseiten in axialer Richtung; dort kann dieses dann einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.This four-layered system 5 . 6 . 7 . 8th will now be around the outer central tube 4 wrapped (see also 3 ). The front ends 52 . 62 . 72 . 82 around the outer central tube 4 wrapped layers 5 . 6 . 7 . 8th Now be with the separating gas mixture 1 applied. Because the front sides 62 and 82 the two membrane pockets 6 . 8th are welded, thus occurs to be separated fluid mixture only in the spacer layers 5 and 7 one. That is in the spacer layers 5 . 7 located fluid mixture 1 can now be separated by passing the first substance through the membrane of the membrane pocket 8th with a substance selectivity for this second substance can penetrate into this and the first substance can pass through the membrane of the membrane pocket 6 with the material selectivity for the first substance entering this. Within the membrane pockets 6 and 8th For example, the permeate enriched with the first and second substances becomes the outer and inner central tubes, respectively 4 . 3 passed over the then enriched with the first material or second material permeate can be supplied to further processing. The retentate, ie the part of the substance mixture, which does not pass through the membrane of the membrane pockets 6 . 8th is permeated, flows along the axial direction of the outer central tube 4 within the spacer layers 5 and 7 up to the opposite end faces in the axial direction; There, this can then be fed to a further processing.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zentralrohres gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2 ist das innere Zentralrohr 3 und das äußere koaxial angeordnete Zentralrohr 4 gezeigt. Zur Einleitung von fluiden Stoffen oder Stoffgemischen sind umfangsseitig Öffnungen 9a, 9b im äußeren Zentralrohr 4 angeordnet. Dabei stehen die Öffnungen 9a in fluidischer Verbindung mit dem inneren Zentralrohr 3, wohingegen die Öffnungen 9b in fluidischer Verbindung mit dem äußeren Zentralrohr 4 stehen. Die beiden Zentralrohre 3 und 4 sind dabei fluidisch nicht miteinander verbunden, sondern dienen zur separaten Durchströmung von fluiden Stoffen. 2 shows a schematic representation of a central tube according to the first embodiment of the present invention. In 2 is the inner central tube 3 and the outer coaxially arranged central tube 4 shown. For the introduction of fluid substances or substance mixtures are circumferentially openings 9a . 9b in the outer central tube 4 arranged. Here are the openings 9a in fluid communication with the inner central tube 3 whereas the openings 9b in fluid communication with the outer central tube 4 stand. The two central pipes 3 and 4 are fluidly not connected to each other, but are used for separate flow of fluid substances.

3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Moduls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3 ist im Querschnitt ein Modul gemäß 1 gezeigt. Mittig angeordnet ist das innere Zentralrohr 3, welches eine Öffnung 9a nach unten aufweist. Koaxial hierzu ist das äußere Zentralrohr 4 angeordnet, welches eine Öffnung 9b nach oben aufweist. Die Membrantasche 6 ist nun so angeordnet, dass diese bzw. deren Inneres in fluidischer Verbindung mit der Öffnung 9b des äußeren Zentralrohres 4 steht, wohingegen die Membrantasche 8 entsprechend so angeordnet ist, dass sie in fluidischer Verbindung, genauer gesagt deren Inneres, mit der Öffnung 9a des inneren Zentralrohres 3 steht. Die Membrantaschen 6, 8 sind dabei wie auch die Öffnungen 9a, 9b jeweils um 180° versetzt zueinander, also regelmäßig, angeordnet. Innerhalb der Membrantaschen 6, 8 sind weiterhin Abstandshalter 6a, 8a angeordnet, um ein Durchströmen eines fluiden Stoffgemisches in der jeweiligen Membrantasche 6, 8 zu ermöglichen. Zwischen den Membrantaschen 6, 8 sind ebenfalls Abstandshalter 5, 7 angeordnet, die jeweils an der äußeren Umfangsflächen des äußeren Zentralrohres 4 festgelegt sind. 3 shows a cross-sectional view of a module according to the invention according to the first embodiment of the present invention. In 3 is in cross section a module according to 1 shown. Centered is the inner central tube 3 which is an opening 9a down. Coaxial to this is the outer central tube 4 arranged, which has an opening 9b upwards. The membrane bag 6 is now arranged so that these or their interior in fluid communication with the opening 9b of the outer central tube 4 stands, whereas the membrane pocket 8th is suitably arranged so that they in fluid communication, more specifically their interior, with the opening 9a of the inner central tube 3 stands. The membrane pockets 6 . 8th are there as well as the openings 9a . 9b each offset by 180 ° to each other, so regularly arranged. Inside the membrane pockets 6 . 8th are still spacers 6a . 8a arranged to flow through a fluid mixture in the respective membrane pocket 6 . 8th to enable. Between the membrane pockets 6 . 8th are also spacers 5 . 7 arranged, respectively on the outer peripheral surfaces of the outer central tube 4 are fixed.

Um ein Modul herzustellen, werden nun die einzelnen Schichten umfassend den Abstandshalter 5, die Membrantasche 6, den Abstandshalter 7, sowie die Membrantasche 8 am äußeren Zentralrohr 4 wie oben beschrieben festgelegt und dann entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt. Die Membrantaschen 6, 8 können dabei mit dem äußeren Zentralrohr 4 beispielsweise verklebt sein. Selbstverständlich ist es möglich, die in den 1, 2 und 3 gezeigte Anordnung auf mehr als zwei Membrantaschen zu erweitern, um beispielsweise ternäre oder höhere Stoffgemische effizient trennen zu können.To make a module, the individual layers will now be comprised of the spacer 5 , the membrane bag 6 , the spacer 7 , as well as the membrane bag 8th on the outer central tube 4 set as described above and then wrapped counterclockwise. The membrane pockets 6 . 8th can do this with the outer central tube 4 for example, be glued. Of course it is possible in the 1 . 2 and 3 shown arrangement on more than two membrane pockets to expand, for example, to separate ternary or higher mixtures efficiently.

4 zeigt ein Modul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 4 ist eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte G gezeigt, die an ihren jeweiligen Ecken-Bohrungen B aufweist. Auf die Grundplatte 6 aufgebracht sind nun verschiedene flache Teilmembranmodule M angeordnet, die entsprechende Abmessungen wie die der Grundplatte G aufweisen und die ebenfalls in ihren jeweiligen Ecken mit Bohrungen B versehen sind. Im Inneren des jeweiligen Teilmembranmoduls M ist eine Membran 6, 8 angeordnet, die eine Stoffselektivität für einen bestimmten fluiden Stoff aufweist. Die Grundplatte G sowie die Teilmembranmodule M können dann über die Bohrungen B miteinander fest verbunden werden, beispielsweise durch eine entsprechende Verschraubung. Selbstverständlich sind zwischen den einzelnen Teilmembranmodulen M bzw. zwischen dem Teilmembranmodul M und der Grundplatte G entsprechende Dichtungen angeordnet, um ein gezieltes Zu- und Abführen von fluiden Stoffströmen in die Zwischenräume zwischen den Teilmembranmodulen M und/oder der Grundplatte G zu ermöglichen. Ebenfalls nicht eingezeichnet sind entsprechende Stützschichten, um Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Teilmembranmodulen M zu ermöglichen. Ebenfalls nicht eingezeichnet sind entsprechende Zu- und Abführungen, beispielsweise Leitungen für das zu trennende Stoffgemisch. Hierzu können beispielsweise auch die Bohrungen B verwendet werden: So können hohle Gewindestangen durch die Bohrungen B geführt werden, die dann entsprechend den Zwischenräumen zwischen den Teilmembranmodulen M bzw. der Grundplatte G Öffnungen aufweisen, um über die hohlen Gewindestangen dann das zu trennende Stoffgemisch in die Teilmembranmodulzwischenräume einleiten zu können. 4 shows a module according to a second embodiment of the present invention. In 4 a substantially rectangular base plate G is shown having at their respective corner holes B. On the base plate 6 applied are now different flat partial membrane modules M arranged, which have corresponding dimensions as that of the base plate G and which are also provided in their respective corners with holes B. Inside the respective sub-membrane module M is a membrane 6 . 8th arranged, which has a substance selectivity for a particular fluid. The base plate G and the sub-membrane modules M can then be firmly connected to each other via the holes B, for example by a corresponding screw. Of course, appropriate seals are arranged between the individual partial membrane modules M or between the partial membrane module M and the base plate G in order to allow a specific supply and removal of fluid streams into the spaces between the sub-membrane modules M and / or the base plate G. Also not shown are corresponding support layers to allow pressure differences between the individual sub-membrane modules M. Also not shown are corresponding inlets and outlets, such as lines for the mixture to be separated. For example, the bores B can also be used for this purpose. Hollow threaded rods can thus be passed through the bores B, which then have openings corresponding to the spaces between the partial membrane modules M and the base plate G, in order to convey the substance mixture to be separated into the hollow threaded rods To be able to initiate partial membrane module interspaces.

5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Moduls gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 5 ist ein entsprechender Aufbau eines Moduls mit stapelförmig angeordneten Membranen 6, 8 gezeigt. Der Aufbau von unten nach oben ist wie folgt: Auf einer Grundplatte G1 ist ein Zwischenraum Z1 zur Durchleitung eines Fluids angeordnet. Auf diesem Zwischenraum Z1 ist eine Membran 8 angeordnet, welche selektiv für den zweiten Stoff ist. Oberhalb der Membran 8 ist ein weiterer Zwischenraum Z2 zur Durchleitung eines fluiden Stoffes angeordnet. Auf diesem ist eine Membran 6 angeordnet, welche eine Stoffselektivität für den ersten Stoff aufweist. Darüber ist wiederum ein Zwischenraum Z3 zur Durchleitung eines Fluids angeordnet. Auf diesem ist wiederum eine Membran 6 mit einer Stoffselektivität für den ersten Stoff angeordnet. Unter Bildung eines weiteren Zwischenraumes Z4 ist nun wiederum eine Membran 8, welche eine Stoffselektivität für den zweiten Stoff aufweist, angeordnet. Diese Abfolge von Membranen wird im Wesentlichen fortgeführt, so dass unter Bildung von Zwischenräumen Z die Membranabfolge wie folgt ist: BAABBA...A. Begrenzt wird diese Membranabfolge von Grundplatten G1 sowie G2. 5 shows a schematic diagram of a structure of a module according to the second embodiment of the present invention. In 5 is a corresponding structure of a module with stacked membranes arranged 6 . 8th shown. The structure from bottom to top is as follows: On a base plate G 1 , a gap Z 1 is arranged for the passage of a fluid. On this space Z 1 is a membrane 8th arranged, which is selective for the second substance. Above the membrane 8th is disposed a further intermediate space Z 2 for conducting a fluid substance. On this is a membrane 6 arranged, which has a substance selectivity for the first substance. In turn, there is a space Z 3 for the passage of a fluid arranged. On this again is a membrane 6 arranged with a material selectivity for the first substance. Forming a further intermediate space Z 4 is now again a membrane 8th , which has a material selectivity for the second fabric arranged. This sequence of membranes is essentially continued so that, with the formation of gaps Z, the membrane sequence is as follows: BAABBA... A. This membrane sequence is limited by base plates G 1 and G 2 .

Ein Zwischenraum Z2, Z4 zwischen zwei Membranen mit unterschiedlicher Stoffselektivität wird nun mit dem zu trennenden Stoffgemisch 1 gemäß 5 von links zwischen die Membranen 6 und 8 geleitet. Das nicht durch die entsprechende Membranen 6, 8 hindurchtretende fluide Stoffgemisch 1, also das Retentat R wird rechts wieder aus dem Zwischenraum Z2 herausgeführt. Der erste Stoff und der zweite Stoff treten entsprechend nach oben und nach unten durch die jeweilige Membran 6, 8 in die Zwischenräume Z3, Z1 ein als Permeat PA bzw. Permeat PB und werden nach links aus dem Zwischenraum Z3 bzw. Z1 herausgeführt. Zur Unterstützung der Permeation durch die jeweilige Membran 6, 8 können Spülströme bzw. -gase in die Zwischenräume Z3, Z1 geleitet werden.A gap Z 2 , Z 4 between two membranes with different material selectivity will now be with the substance mixture to be separated 1 according to 5 from the left between the membranes 6 and 8th directed. Not through the corresponding membranes 6 . 8th passing fluid mixture 1 , That is, the retentate R is again led out of the gap Z 2 right. The first fabric and the second fabric respectively pass up and down through the respective membrane 6 . 8th into the intermediate spaces Z 3 , Z 1 as permeate P A or permeate P B and are led out to the left from the intermediate space Z 3 and Z 1 . To support the permeation through the respective membrane 6 . 8th Rinsing streams or gases can be conducted into the intermediate spaces Z 3 , Z 1 .

Durch die vorstehend beschriebene Abfolge ist es nicht notwendig, gasdichte Trennplatten zwischen den einzelnen Membranen 6, 8 zu verwenden. In 5 werden die benachbarten Zwischenräume Z1, Z2 bzw. Z2, Z3 etc. jeweils in entgegengesetzten Richtungen durchflossen, also im sogenannten Gegenstromverfahren. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, hier auch das Modul im Gleich- oder Kreuzstromverfahren zu betreiben.Due to the sequence described above, it is not necessary gas-tight partition plates between the individual membranes 6 . 8th to use. In 5 the adjacent spaces Z 1 , Z 2 or Z 2 , Z 3, etc. are each traversed in opposite directions, ie in the so-called countercurrent process. Of course, it is possible within the scope of the invention to operate here also the module in the DC or cross-flow method.

6 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 6 ist ein zylindrischer Grundkörper Z gezeigt, der in axialer Richtung eine Wabenstruktur W umfasst. Die Wabenstruktur W umfasst dabei axiale Kanäle K1 zum Zuführen des zu trennenden fluiden Stoffgemisches. Diese Kanäle K1 sind an ihrer Umfangsfläche zumindest sowohl für den ersten Stoff als auch für den zweiten Stoff durchlässig ausgebildet. Angrenzend an diesen Zuführkanal K1 sind in Umfangsrichtung um den Zuführkanal K1 abwechselnd Abführkanäle K6, K8 angeordnet. Die Abführkanäle K6 sind dabei mit einer Membran 6 beschichtet, die eine Selektivität für einen ersten Stoff aufweist und die Abführkanäle K8 sind mit einer Membran 8 beschichtet, die eine Stoffselektivität für den zweiten Stoff des fluiden Stoffgemisches aufweist. Die jeweiligen Membranen können auch selbst die Abführkanäle K6, K8 bilden. In 6 sind die einzelnen Waben sechseckig ausgebildet. Ist beispielsweise in der Mitte ein Zuführkanal K1 angeordnet, sind jeweils abwechselnd drei Abführkanäle K6 und drei Abführkanäle K8 um den Zuführkanal K1 angeordnet. Bei der sechseckigen Ausbildung der Zuführkanäle K1 bzw. der Abführkanäle K6, K8 ist ein günstiges Membranfläche/Volumen-Verhältnis gegeben. Zudem ist eine sechseckige Ausbildung der Membranen 6, 8 unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen. 6 shows a three-dimensional schematic representation of a module according to a third embodiment of the present invention. In 6 is a cylindrical body Z shown, which comprises a honeycomb structure W in the axial direction. The honeycomb structure W comprises axial channels K 1 for supplying the fluid mixture to be separated. These channels K 1 are permeable on their peripheral surface at least both for the first material and for the second material. K 8 adjacent to that feed channel K 1 are discharge channels in the circumferential direction around the feed channel K 1 K 6 alternately arranged. The discharge channels K 6 are in this case with a membrane 6 coated, which has a selectivity for a first substance and the discharge channels K 8 are with a membrane 8th coated, which has a substance selectivity for the second substance of the fluid mixture. The respective membranes can also form the discharge channels K 6 , K 8 themselves. In 6 the individual honeycombs are hexagonal. If, for example, a feed channel K 1 is arranged in the middle, three discharge channels K 6 and three discharge channels K 8 are alternately arranged around the feed channel K 1 . In the hexagonal design of the feed channels K 1 and the discharge channels K 6 , K 8 a favorable membrane area / volume ratio is given. In addition, a hexagonal design of the membranes 6 . 8th Insensitive to mechanical loads.

7 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 7 ist im Unterschied zu der Wabenstruktur W der 6 die Wabenstruktur W viereckig und insbesondere in 7 quadratisch ausgebildet. Die jeweiligen Kanäle K1, K6 und K8 erstrecken sich wieder entlang der Achse des zylindrischen Grundkörpers Z. Der Vorteil einer rechteckigen Ausbildung der Waben ist, dass bei dieser Anordnung der Waben keine direkt benachbarten Membranen unterschiedlicher Stoffselektivität auftreten, so dass eine optimale Stofftrennung in die zwei Stoffe gewährleistet ist. 7 shows a three-dimensional schematic representation of a module according to a fourth embodiment of the present invention. In 7 is unlike the honeycomb W of the 6 the honeycomb structure W quadrangular and in particular in 7 square shaped. The respective channels K 1 , K 6 and K 8 again extend along the axis of the cylindrical basic body Z. The advantage of a rectangular formation of the honeycomb is that in this arrangement of the honeycomb no directly adjacent membranes of different material selectivity occur, so that an optimal material separation guaranteed in the two substances.

Um die entsprechenden Kanäle K1, K6 und K8 herzustellen bzw. diese selektiv für einen bestimmten Stoff auszubilden, können diese innen mit einer entsprechenden Membran beschichtet werden. Die Kanäle selbst sind für das fluide Stoffgemisch durchlässig ausgebildet. Eine Einbringung der für eine Beschichtung notwendigen Materialien kann zum Beispiel über ein Dip-Coating-Verfahren erfolgen. Durch eine Wahl geeigneter Masken, die die Kanäle während des Beschichtens selektiv verschließen und diese somit von der Beschichtung ausnehmen, werden Abführkanäle K6, K8 mit unterschiedlichen Stoffselektivitäten erzeugt. Diese Beschichtungen können anorganischer oder auch organischer Natur sein.In order to produce the respective channels K 1 , K 6 and K 8 or to form them selectively for a specific substance, they can be coated internally with a corresponding membrane. The channels themselves are permeable to the fluid mixture. An introduction of the materials necessary for a coating can be carried out, for example, by means of a dip-coating method. By selecting suitable masks which selectively close off the channels during coating and thus exclude them from the coating, discharge channels K 6 , K 8 having different substance selectivities are produced. These coatings may be inorganic or organic in nature.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es ebenso möglich, den zylindrischen Grundkörper Z als porösen Körper auszubilden und in diesem lediglich entsprechende Abführkanäle K6, K8 vorzusehen. Das zu trennende fluide Stoffgemisch wird dann durch den porösen Grundkörper Z geleitet und entsprechend der Selektivität der Beschichtungen der Abführkanäle K6, K8 getrennt und kann durch die Abführkanäle K6, K8 zur weiteren Verarbeitung abgeführt werden.As already mentioned above, it is also possible to form the cylindrical basic body Z as a porous body and to provide only corresponding discharge channels K 6 , K 8 therein. The fluid mixture to be separated is then passed through the porous body Z and separated according to the selectivity of the coatings of the discharge channels K 6 , K 8 and can be discharged through the discharge channels K 6 , K 8 for further processing.

Für einen Betrieb eines Moduls gemäß der 6 und 7 müssen geeignete Kopfplatten, die an den Stirnseiten des zylindrischen Grundkörpers Z angebracht werden, vorgesehen werden, die die verschiedenen Stoffströme gezielt an die jeweiligen Waben bzw. den porösen Grundkörper einleiten bzw. ausleiten. Selbstverständlich ist im Falle eines gasdurchlässigen Grundkörpers eine Ummantelung vorzusehen.For operation of a module according to the 6 and 7 suitable head plates, which are attached to the end faces of the cylindrical body Z, are provided, which selectively introduce the various streams to the respective honeycomb or the porous body or lead. Of course, in the case of a gas-permeable body to provide a sheath.

Zusammenfassend weist die Erfindung den Vorteil auf, dass auf einfache und zuverlässige Weise und möglichst geringem Energieeinsatz zwei Stoffe eines Stoffgemisches getrennt werden können und das entsprechende Modul kostengünstig und platzsparend ist.In summary, the invention has the advantage that in a simple and reliable way and the least possible use of energy two substances of a mixture of substances can be separated and the corresponding module is inexpensive and space-saving.

Obwohl die vorliegende Erfindung bevorzugt anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described by way of example with reference to exemplary embodiments, it is not restricted thereto but can be modified in many ways.

Claims (11)

Modul zum Trennen von fluiden Stoffgemischen (1), bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Stoffen, umfassend zumindest zwei Membranen (6, 8), welche unterschiedliche Stoffselektivität in Bezug auf die zumindest zwei unterschiedlichen Stoffe aufweisen, wobei die beiden Membranen (6, 8) im Wesentlichen gleichzeitig von dem fluiden Stoffgemisch (1) beaufschlagbar sind.Module for separating fluid mixtures ( 1 ), consisting of at least two different substances, comprising at least two membranes ( 6 . 8th ), which have different material selectivity with respect to the at least two different substances, wherein the two membranes ( 6 . 8th ) substantially simultaneously from the fluid mixture ( 1 ) can be acted upon. Modul gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Membranen (6, 8) benachbart zueinander angeordnet sind und insbesondere zwischen den benachbarten Membranen ein Zuführ- (K1) und/oder Abführkanal (K6, K8) angeordnet istModule according to claim 1, wherein the at least two membranes ( 6 . 8th ) are arranged adjacent to each other and in particular between the adjacent membranes, a feed (K 1 ) and / or discharge channel (K 6 , K 8 ) is arranged Modul gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Membranen (6, 8) in Form einer Wicklung oder stapelförmig oder wabenförmig angeordnet sindModule according to at least claim 1, wherein the membranes ( 6 . 8th ) are arranged in the form of a winding or stack-shaped or honeycomb-shaped Modul gemäß zumindest Anspruch 3, wobei die gewickelten Membranen (6, 8) in Umfangsrichtung versetzt zueinander, insbesondere regelmäßig, angeordnet sind.Module according to at least claim 3, wherein the wound membranes ( 6 . 8th ) offset in the circumferential direction to each other, in particular regularly, are arranged. Modul gemäß zumindest Anspruch 3, wobei die gewickelten Membranen (6, 8) um zumindest ein Zentralrohr (3, 4) angeordnet sind, wobei das Zentralrohr (3, 4) zumindest jeweils einen Auslass (10a, 10b) für ein jeweiliges Permeat der beiden Membranen (6, 8) aufweist.Module according to at least claim 3, wherein the wound membranes ( 6 . 8th ) around at least one central tube ( 3 . 4 ) are arranged, wherein the central tube ( 3 . 4 ) at least one outlet ( 10a . 10b ) for a respective permeate of the two membranes ( 6 . 8th ) having. Modul gemäß zumindest Anspruch 3, wobei die stapelförmig angeordneten Membranen (6, 8) derart gestapelt sind, sodass jeweils zwei benachbarte Membranen (6, 8) einmal dieselbe Stoffselektivität und einmal unterschiedliche Stoffselektivität aufweisen, insbesondere wobei zwei äußere Lagen jeweils unterschiedliche Stoffselektivität zur benachbarten Membran (6, 8) aufweisen.Module according to at least claim 3, wherein the stacked membranes ( 6 . 8th ) are stacked so that in each case two adjacent membranes ( 6 . 8th ) once have the same material selectivity and once different substance selectivity, in particular wherein two outer layers each have different substance selectivity to the adjacent membrane ( 6 . 8th ) exhibit. Modul gemäß zumindest Anspruch 1, wobei Triebmittel (SA, SB) zur Erhöhung eines Partialdruckunterschiedes zwischen einer Feed- und einer Permeatseite zumindest einer Membran (6, 8) angeordnet sind.Module according to at least claim 1, wherein driving means (S A , S B ) for increasing a partial pressure difference between a feed and a permeate side of at least one membrane ( 6 . 8th ) are arranged. Modul gemäß zumindest Anspruch 3, wobei die wabenförmig angeordneten Membranen (6, 8) auf einer Innen- und/oder Außenseite eines Abführkanals (K6, K8) für einen jeweiligen fluiden Stoff des Stoffgemiches ausgebildet.Module according to at least claim 3, wherein the honeycomb membranes ( 6 . 8th ) formed on an inside and / or outside of a discharge channel (K 6 , K 8 ) for a respective fluid substance of the fabric mixture. Modul gemäß zumindest Anspruch 2, wobei der Zuführkanal (K1) und die Abführkanäle (K6, K8) rechteckig, hexagonalen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Module according to at least claim 2, wherein the feed channel (K 1 ) and the discharge channels (K 6 , K 8 ) have a rectangular, hexagonal or circular cross-section. Modul gemäß zumindest Anspruch 1, wobei das Modul poröses Material umfasst, insbesondere wobei das poröse Material als Zuführkanal (K1) für zumindest eine Membran (6, 8) ausgebildet ist.Module according to at least claim 1, wherein the module comprises porous material, in particular wherein the porous material serves as feed channel (K 1 ) for at least one membrane ( 6 . 8th ) is trained. Verfahren zum Trennen von fluiden Stoffgemischen (1), insbesondere Fluiden, vorzugsweise zur Durchführung mit einem Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–10 geeignet, bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Stoffen, umfassend ein gleichzeitiges Trennen der zumindest zwei fluiden Stoffe mittels zumindest zwei Membranen (6, 8), welche unterschiedliche Stoffselektivität in Bezug auf die zumindest zwei unterschiedlichen fluiden Stoffe aufweisen, wobei die beiden Membranen (6, 8) im Wesentlichen gleichzeitig von dem fluiden Stoffgemisch (1) beaufschlagt werden.Process for separating fluid mixtures ( 1 ), in particular fluids, preferably suitable for carrying out with a module according to at least one of claims 1-10, consisting of at least two different substances, comprising a simultaneous separation of the at least two fluid substances by means of at least two membranes ( 6 . 8th ), which have different material selectivity with respect to the at least two different fluid substances, wherein the two membranes ( 6 . 8th ) substantially simultaneously from the fluid mixture ( 1 ).
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